Grabungsergebnisse

Bis 31. Oktober 2012 - es war dies Sol 84 für Curiosity oder der 32. Juli 31 auf dem Mars (Datumskonvention siehe hier) - waren insgesamt vier Grabungen an der Rocknest-Düne vorgenommen worden, und die letzte dieser vier Proben im CheMin Röntgendiffraktionsspektrometer des Rovers analysiert worden. Die Ergebnisse konnten sich sehen lassen, denn man hatte zum ersten Mal erfolgreich ein Pulverdiffraktrogramm auf einem anderen Planeten messen können.

Die Meßmethode (Debeye-Scherrer-Verfahren, Details zur Methode siehe hier)  im CheMin dient zur Bestimmung der Kristallstruktur eines pulverförmigen, kristallinen Materials. Man erhält bei der Durchleuchtung einer dünnen pulverisierten Probe mit Röntgenstrahlung ein Interferenzbild aller durchleuchteten Mikrokristallgrenzschichten, das sich nach der Bragg-Gleichung als Interferenzmuster von Wellen bei Streuung an einem dreidimensionalen Gitter erklären läßt.

Nach entsprechender Auswertung erhält man so die Kristallstruktur der durchleuchteten Probe. Das Debeye-Scherrer-Verfahren ist das Standardverfahren der Kristallstrukturanalyse und ist Chemie-Praktikumsstoff im Bereich der Physikalischen Chemie nach dem Vordiplom. Die entsprechenden Ergebnisse im CheMin auf dem Mars waren diese Bilder:
 
ChemMin-Einfüllöffnung
Abb. 1: CheMin-Einfüllöffnung im Roverkörper. Hier hinein wurden die mit dem CHIMRA-Instrument am Probenarm aufgenommenen und vorbereiteten Proben zur Kristallstrukturanalyse hineingefüllt. Auf dem Roverkörper sind zwischen den beiden nacheinander aufgenommenen Bildern deutliche Bewegungen des feinen Staubes sichtbar. Trotz des niedrigen Luftdrucks auf dem Mars werden die feinen Bestandteile des Staubes verweht.
Pulverdiffraktrogramm der vierten Glenelg-Probe Ergebnispattern der vierten Glenelg-Probe
Abb. 2: Pulverdiffraktogramm der vierten Rocknest-Sandprobe (links) und das daraus berechnete Ergebnis der Kristallstruktur (rechts, nach Benutzer DFortes von UMSF). Der marsianische Sand besteht neben amorphen Anteilen, sichtbar an der dem Spektrum unterliegenden Basislinien.-Wellenstruktur, im Wesentlichen aus Kristallen von mit Magnesium angereichertem Olivin, Albit und Diopsid.

Curiosity hielt sich Ende Oktober 2012 bereits mehrere Wochen bei Rocknest auf und hatte die Umgebung mit all seinen Instrumenten bis dahin sehr intensiv untersucht. Neben den Details der vier Grabungen, Neuland für die Roverfahrer, hatte man interessante Felsen und Felsstrukturen im Bereich des Probenarms eingehend fotografiert und dokumentiert. Die folgenden Bilder stellen eine Zusammenfassung der Arbeiten zwischen Sol 70 und Sol 85 dar:
 
Roverbewegungen und Umgebung von Rocknest
Abb. 3: Roverbewegungen und Geländedetails bei Rocknest. Die Nummern entsprechen den Positionen des Rovers an den jeweiligen Sols, die Namen sind benannte Felsen
Rocknest Düne
Abb. 4: Rocknest-Düne im Bereich des Probenarms.
Burwash Burwash-Detail
Abb. 5: Der Felsen namens Burwash in 3D. Zum Betrachten ist eine rotgrün-Brille erforderlich. Besonders im rechten Bild sieht man deutlich Details der Verwitterung. Teile dieses Steines aus weicherem Material sind verschwunden und das umgebende, härtere Material bildet winzige Brücken.
Et-then
Abb. 6: 3D-Bild des Felsbrockens namens Et-Then, benannt nach einer Insel in Great Slave Lake, Northwest Territories, Canada.

Was alles mit den Instrumenten des Rovers machbar war, zeigten die Roverfahrern an Sol 84. Sie erstellten mit der Mikroskopkamera MAHLI am Instrumentenarm ein fantastisches Selbstbildnis von Curiosity in Hochauflösung:
 
Portraitfoto von Curiosity
Abb. 7: Portraitfoto von Curiosity, aufgenommen mit der MAHLI-Mastkamera an Sol 84. Man sieht links unten die vier kleinen Gräben, dessen Material zum Testen des Probeneinfüllprozesses verwendet worden war. Die vierte Probe aus dem obersten kleinen Graben war die erste im CheMin, dessen Kristallstruktur mittels Röntgenstrukturanalyse ermittelt worden ist. Im Hintergrund ist die Flanke von Aeolis Mons sichtbar, sowie alle Details des Roverkörpers. Vordem linken Vorderrad liegt der Stein "Burwash". Die Räderspuren zeugen von einiger Bewegung des Rovers.
 
Spigel des ChemCam-Instrumentes
Abb. 8: Detailausschnitt des Roverportrait aus dem Bereich des ChemCam-Spiegels.
Der Instrumentenarm selbst, an dem die MAHLI-Kamera hängt, ist auf diesem Bild nicht sichtbar. Warum ? Die Antwort auf diese Frage liefert das nebenstehende Bild, das im Ausschnitt den Spiegel des ChemCam-Teleskopes am Hauptmast in größerer Auflösung zeigt. Das Foto des ChemCam-Spiegels ist wie bei Parabolspiegeln üblich invertiert und zeigt den drehbaren Instrumentenkranz. Es ist ein Detail des JPL-Originalbildes von 4 MByte Größe.

Die MAHLI-Kamera ist am drehbaren Instrumentenkranz als eines von fünf Instrumenten angebracht. Die Details der Instrumentierung des Instrumentenarmes zeigt diese Seite. Die MAHLI-Kamera hängt in der Aufnahmeposition des Portrait unterhalb des Instrumentenarmes und fotografiert also von etwas unterhalb gelegen entlag des Probenarmes, sodaß dieser nicht sichtbar ist.

Man sieht im ChemCam-Telekopspiegel sogar noch einige Details der Oberfläche, so z.B. die Spuren der Roverräder. Das Zentrum des Spiegels bildet die Mündung des Lasers, mit dem durch Beschuß das Material des Zieles verdampft wird. Es bildet sich ein heißes Plasma, das mit dem Teleskopspiegelaufgenommen und  dabei hinsichtlich seines Spektrums analysiert wird.

Die Chemcam ist auf dem Mars äußerst aktiv. Sie liefert auf einfache Art und Weise schnell die Materialzusammensetzung des angepeilten Zieles. Hier ein Beispielbild des ChemCam-Teleskops nach mehrfachen Laserbeschuß der Rocknest-Düne von Sol 85, dem 33. Juli 31 auf dem Mars (01. November 2012 auf der Erde):
 
ChemCam an Sol 85
Abb. 9: Beschußergebnisse der Rocknest-Düne mit dem ChemCam-Laser an Sol 85

Eine weitere Seite befasst sich speziell mit den ersten Ergebnissen des SAM-Analysenlabors zur Zusammensetzung der Marsatmosphäre, speziell zum Vorhandensein von Methan. Das Vorkommen von Methan ist eng an organische Prozesse gebunden, kann aber auch anorganische Ursachen haben. Auf der Erde ist 99% aller Methanvorkommen an biologische Ursachen gebunden. Der Nachweis von Methan auf dem Mars hätte große Auswirkungen auf die Diskussion von Leben auf dem Mars.
 
Zusammensetzung der Marsatmosphäre
Abb. 10: Zusammensetzung der marsianischen Atmosphäre
Erste Messungen mit dem SAM-Analysenlabor an Bord von Curiosity zeigen: es gibt kein Methan in der Atmosphäre im Gale Krater ! Damit erleiden alle Mutmassungen über aktives Leben an dieser Stelle auf dem Mars einen Rückschlag.

Nach dieser ersten Veröffentlichung gingen die Arbeitenbei Rocknest weiter. An seinem Sol 93 auf der Marsoberfläche entnahm Curiosity seine fünfte Bodenprobe aus der Düne. Sie sollte zur Analyse ins SAM-Instrument eingebracht werden, um sie massenspektroskopisch und gaschromatographisch zu untersuchen.






Das nachfolgende Bild zeigt die Spuren des Probenarms in der Rocknest-Düne an Sol 93:
 
Spuren der Entnahme der fünften Bodenprobe
Abb. 11: Fünfter Graben in der Rocknest-Düne

Änderungen am Graben
Abb. 12: Änderungen an einem der ausgehobenen kleinen Gräben zwischen Sol 74 und Sol84, also über 10 Sols (Quelle: Benutzer Zelenyikot von UMSF). Man sieht sehr deutlich, besonders am oberen, glatten Rand, dass eine gewisse Aufrauhung der Oberfläche stattgefunden hat. Auch am unteren Rand sind die ehemals steilen Strukturen in sich zusammengefallen. Ein deutliches Indiz dafür, dass die Atmosphäre Veränderungen hervorruft. Denkbar wäre, dass hier eine gewisse Ausgasung der ehemals unter der Oberfläche gelegenen Bodenschichten stattgefunden hat.
Sol 90 MastCam-Bild
Abb. 13: Blick von der MastCam auf den vorderen Roverkörper mit CheMin (oben) und SAM-Einfüllöffnungen (unten) an Sol 90. Bis hierhin waren nur vier Bodenproben entnommen worden.

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